JP7449473B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、コネクタに関する。

特許文献１に記載されたコネクタは、ハウジングとハウジングに組み付けられる環状のパッキンと備えている。ハウジングは、相手側ハウジングの嵌合凹部内に嵌合される。パッキンは、相手側ハウジングの嵌合凹部とハウジングとを防水する機能を有している。

特開２０２０－２４８２４号公報

特許文献１の場合、パッキンの分だけコストが高くなるのに加え、パッキンをハウジングに組み付ける面倒な作業が必要になる。これに対し、パッキンを省略すると、コネクタの防水を図ることができないという問題がある。

そこで、本開示は、新規且つ有用な防水構造を備えたコネクタを提供することを目的とする。

本開示のコネクタは、嵌合凹部を有する第１ハウジングと、前記嵌合凹部内に嵌合される第２ハウジングと、を備え、前記嵌合凹部の内面と前記第２ハウジングにおける前記内面に対向する外面には、撥液性の凹凸面が設けられている、コネクタである。

本開示によれば、新規且つ有用な防水構造を備えたコネクタを提供することが可能となる。

図１は、実施形態のコネクタにおいて、第１コネクタおよび第２コネクタが嵌合された状態を示す断面図である。 図２は、第２コネクタの断面図である。 図３は、第１コネクタの断面図である。 図４は、第１態様の凹凸面の斜視図である。 図５は、第２態様の凹凸面の斜視図である。 図６は、第３態様の凹凸面の斜視図である。 図７は、嵌合凹部の内面と第２ハウジングの外面との間に水が浸入するのが抑制される状態を示す拡大断面図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示のコネクタは、
（１）嵌合凹部を有する第１ハウジングと、前記嵌合凹部内に嵌合される第２ハウジングと、を備え、前記嵌合凹部の内面と前記第２ハウジングにおける前記内面に対向する外面には、撥液性の凹凸面が設けられている。

上記構成によれば、ロータス効果によって凹凸面における液体の接触角を大きくすることができるため、液体が嵌合凹部の内面と第２ハウジングの外面との間に浸入するのを抑制することができる。その結果、例えば、パッキンなどのシール部材を省略しても、コネクタの防水を図ることができる。

液体は、例えば、水、油などである。撥液性は、撥水性、撥油性、またはその両方を意味する。撥液性の凹凸面は、少なくとも、この凹凸面を有しない場合に比べ、液体の接触角が大きくなる撥液性をもった凹凸面のことを言う。例えば、凹凸面における液体の接触角は、９０度以上である。

（２）前記第１ハウジングには第１端子が配置され、前記第２ハウジングには前記第１端子に接続される第２端子が配置され、前記第１端子は、前記嵌合凹部の奥面から前記嵌合凹部の内部に突出し、前記第２ハウジングは、前記嵌合凹部の奥面と対向する端面に、前記第１端子が貫通する挿通口を有し、前記凹凸面は、前記嵌合凹部の奥面と前記第２ハウジングの前記端面に設けられているのが好ましい。

上記構成によれば、第１端子と第２端子が接続される接続領域と近い位置に、凹凸面が設けられることになるため、接続領域に液体が及ぶのを効果的に抑制することができる。その結果、第１端子と第２端子との接続信頼性を確保することができる。

（３）前記第１ハウジングは、前記嵌合凹部の周面に、前記第２ハウジングの前記端面を前記嵌合凹部の奥面に押し付ける方向に前記第２ハウジングを押圧する押圧部を有していると良い。

上記構成によれば、嵌合凹部の奥面と第２ハウジングの端面との間のクリアランスを小さくすることができ、接続領域に液体が及ぶのをより良好に抑制することができる。

（４）前記凹凸面には、撥水材が付着していると良い。
上記構成によれば、凹凸面のロータス効果と撥水材による撥液効果とが相まって高い撥液性を発揮することができ、コネクタの防水を効果的に行うことができる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施形態のコネクタ１０は、互いに嵌合可能な第１コネクタ２０と第２コネクタ６０を備える。第１コネクタ２０は、第１ハウジング２１と第１ハウジング２１に装着される第１端子２２とを有している。第２コネクタ６０は、第２ハウジング６１と第２ハウジング６１に装着される第２端子６２とを有している。なお、以下の説明において、前後方向については、第１コネクタ２０と第２コネクタ６０が嵌合開始時に互いに向き合う面側を前側とする。上下方向は、図７を除く各図の上下方向を基準とする。

（第２コネクタ６０）
第２ハウジング６１は、合成樹脂製であって、図２に示すように、ブロック状のハウジング本体６３を有している。ハウジング本体６３は、矩形断面の外形を有している。ハウジング本体６３は、前後方向に延びる複数のキャビティ６４を有している。ハウジング本体６３の前面は、上下方向および左右方向に沿った端面６５である。
第２ハウジング６１の端面６５には、各キャビティ６４と連通する複数の挿通口６６が開口して設けられている。そして、第２ハウジング６１の端面６５には、撥水性を有する微小な凹凸面１００（図中太線部分）が設けられている。凹凸面１００の具体的な構造については後述する。

第２ハウジング６１は、ハウジング本体６３の上面から突出するロック部６７を有している。ロック部６７は、前後方向に延び、前後両端をハウジング本体６３の上面に連結させた両持ち梁状をなしている。ロック部６７は、前後方向の中間部に、ロック突起６８を有している。ロック突起６８の前面は、上下方向に切り立つように配置されている。ロック突起６８の後面は、突出方向の先端へ行くにしたがって前方に傾斜する傾斜面６９になっている。

ハウジング本体６３の各キャビティ６４には、後方から第２端子６２が挿入されて収容される。
第２端子６２は導電金属製であって、筒状の本体部７１を有している。本体部７１は、ハウジング本体６３の挿通口６６の後面開口部分に当て止め可能に配置される。第２端子６２は、本体部７１の後方において第２電線８０の端末部に接続されている。第２電線８０は、ハウジング本体６３の後面から後方に引き出される。第２電線８０は、導体の周囲を被覆で包囲した通常の被覆電線である。

（第１コネクタ２０）
第１ハウジング２１は、合成樹脂製であって、図３に示すように、ブロック状の端子収容部２３と、端子収容部２３の前方に突出する筒状の嵌合凹部２４と、を有している。端子収容部２３および嵌合凹部２４は、矩形断面の外形を有している。嵌合凹部２４の外形は、端子収容部２３の外形よりも一回り大きい。

端子収容部２３は、前後方向に延びる複数の端子収容室２５を有している。各端子収容室２５の前端は、嵌合凹部２４の奥面２６に開口している。

嵌合凹部２４の奥面２６は、上下方向および左右方向に沿って配置される。嵌合凹部２４の奥面２６には、第２ハウジング６１の端面６５と同様、撥水性を有する微小な凹凸面１００（図中太線部分）が設けられている。嵌合凹部２４の周面は、奥面２６の外周の端部と直交し、前後方向に沿って配置されている。嵌合凹部２４の周面のうち、上側に位置する内上面２７には、ロック受部２８が開口して設けられている。ロック受部２８の内後面は、上下方向に沿って配置されている。ロック受部２８の内前面は、上方へ行くにしたがって後方に傾斜して配置されている。図１に示すように、第１ハウジング２１および第２ハウジング６１の嵌合時には、嵌合凹部２４のロック受部２８内にロック部６７のロック突起６８が嵌まり込む。嵌合凹部２４は、ロック受部２８の内前面に、ロック突起６８を後方（第２コネクタ６０側からみれば前方）に押圧する押圧部２９を有している。

端子収容部２３の各端子収容室２５には、後方から第１端子２２が挿入されて収容される。
第１端子２２は導電金属製であって、前方に突出するタブ部３１を有している。タブ部３１は、嵌合凹部２４内に突出して配置される。第１端子２２は、タブ部３１の後方において第１電線４０の端末部に接続されている。第１電線４０は、端子収容部２３の後面から後方に引き出される。第１電線４０は、導体の周囲を被覆で包囲した通常の被覆電線である。

（凹凸面１００の構造）
次に、第２ハウジング６１の端面６５および嵌合凹部２４の奥面に設けられた凹凸面１００の構造について説明する。凹凸面１００は、この凹凸面１００上の水や油などの液体に対して撥液性を有する微小な凹凸形状を有している。この凹凸形状による撥液性は、一般的にロータス効果として知られている。ロータス効果は、凹凸面１００における液体の接触角を大きくし、液体を球状に近い形状として、撥液性を得る効果である。

本実施形態の場合、凹凸面１００における液体の接触角は、９０度以上が好ましく、１１０度以上がより好ましく、１２０度以上が特に好ましい。
凹凸面１００は、例えば、以下の第１態様から第６態様のいずれかの態様またはこれらを組み合わせた態様の凹凸形状を有している。

第１態様は、図４に示すように、平坦な基準面１０１Ａに複数の凸部１０２Ａを有して構成される。各凸部１０２Ａは、基準面１０１Ａに、Ｘ方向およびＸ方向と交差するＹ方向に一定間隔を置いて並列に突設されている。各凸部１０２Ａは、扁平な角ブロック状をなし、平面視において四角形、具体的には正方形を呈している。第１態様は、基準面１０１Ａ上における隣接する凸部１０２Ａ間に凹部１０３Ａを形成している。凸部１０２Ａの各辺の長さＬ１と隣接する凸部１０２Ａ間における凹部１０３Ａの幅Ｌ２は、例えば、互いに同一であって、好ましくは５～２０μｍに調整され、より好ましくは１０～２０μｍに調整されている。

第２態様は、図５に示すように、平坦な基準面１０１Ｂに複数の凹部１０３Ｂを有して構成される。各凹部１０３Ｂは、基準面１０１Ｂに、Ｘ方向およびＸ方向と交差するＹ方向に一定間隔を置いて並列に凹設されている。各凹部１０３Ｂは、角凹状をなし、平面視において四角形、具体的には正方形を呈している。第２態様は、基準面１０１Ｂ上における隣接する凹部１０３Ｂ間に凸部１０２Ｂを形成している。凹部１０３Ｂの各辺の長さＬ３と隣接する凹部１０３Ｂ間における凸部１０２Ｂの幅Ｌ４は、例えば、互いに同一であって、好ましくは５～２０μｍに調整され、より好ましくは１０～２０μｍに調整されている。

第３態様は、図６に示すように、平坦な基準面１０１Ｃに、第１態様と同様の形状配列の凸部１０２Ｃおよび凹部１０３Ｃを有して構成されるが、第１態様と異なり、各凸部１０２Ｃの各辺の長さＬ５が隣接する凸部１０２Ｃ間における凹部１０３Ｃの幅Ｌ６よりも小さい。例えば、各凸部１０２Ｃの各辺の長さＬ５は１０μｍに調整され、凹部１０３Ｃの幅Ｌ６は２０μｍに調整される。第３態様の場合、凹凸面１００における凹部１０３Ｃと凸部１０２Ｃの比率は、面積比で、凹部／凸部＞１になる。

上記第１態様から第３態様の接触角を測定した結果、第２態様、第１態様、第３態様の順に凹凸面１００における水の接触角が大きくなった。つまり、凹凸面１００における凹部１０３Ａ～１０３Ｃの比率が増加すると、接触角が大きくなることを確認した。特に、第３態様の場合、凹凸面１００における水の接触角は、１２０～１５０度の範囲にあり、多くは１３０度を超えた。

第４態様および第６態様は、図示はしないが、それぞれ第１態様および第３態様の凹凸面１００の凸部１０２Ａ，１０２Ｃを、丸凸状、例えば、円柱状に変更したものである。第５態様も、図示はしないが、第２態様の凹凸面１００の凹部１０３Ｂを、丸凹状、例えば、半球凹状に変更したものである。

第１態様から第６態様の凹凸面１００は、例えば、金型表面にレーザー加工で凹凸形状を付与した金型を用いて第１ハウジング２１および第２ハウジング６１を成形し、凹凸形状を対応する面に転写することで得られる。

本実施形態の場合、凹凸面１００には撥水材が付着している。撥水材は、液状の状態で、浸漬または塗布により凹凸面１００に付着されると良い。例えば、撥水材の塗布方法としては、周知のコーティング方法を採用すれば良いが、凹凸面１００に撥水材を刷毛で塗り、あるいはスプレーで吹き付けても良い。また、撥水材を予め成形用の樹脂材に添加しておくことにより、撥水材が第１ハウジング２１および第２ハウジング６１の全体に含有されるようにしても良い。
このように、撥水材は、第１ハウジング２１および第２ハウジング６１において、凹凸面１００と凹凸面１００以外の面とに付着していても良い。

撥水材としては、フッ素系樹脂やシリコーン系樹脂が挙げられる。フッ素系樹脂としては、パーフルオロアルキル基（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ ｇｒｏｕｐ）などのフッ化炭化水素基を有する樹脂が好ましい。撥水材としては、例えば、フロロテクノロジー社製のフロロサーフ（登録商標）を用いることができる。

（コネクタ１０の防水構造）
第１コネクタ２０および第２コネクタ６０の嵌合に際し、第２ハウジング６１が第１ハウジング２１の嵌合凹部２４内に挿入される。嵌合の過程で、ロック突起６８が嵌合凹部２４の上壁と干渉して、ロック部６７が撓み変形させられる。第１コネクタ２０および第２コネクタ６０の正規嵌合時に、ロック部６７が復帰方向に変位し、図１に示すように、ロック突起６８がロック受部２８に嵌まり込む。これにより、第１コネクタ２０および第２コネクタ６０が嵌合状態に保持される。

第１コネクタ２０および第２コネクタ６０の正規嵌合時、第１端子２２のタブ部３１は、第２ハウジング６１の挿通口６６を通してキャビティ６４内に進入し、キャビティ６４内に配置された第２端子６２の本体部７１に接続される。

また、第１コネクタ２０および第２コネクタ６０の正規嵌合時、ロック突起６８がロック受部２８に嵌まり込んだ状態において、ロック突起６８の傾斜面６９がロック受部２８の押圧部２９によって押圧され、第２ハウジング６１が嵌合凹部２４に深く入り込む向き（図１の矢印Ｐ方向）に移動することができる。これにより、第２ハウジング６１の端面６５と嵌合凹部２４の奥面２６との間のクリアランスが小さくなる。第２ハウジング６１の端面６５と嵌合凹部２４の奥面２６に形成された各凹凸面１００間のクリアランスも小さくなる。

上記において、仮に、水や油などの液体が嵌合凹部２４内に浸入しようとしても、各凹凸面１００間のクリアランスが詰められているのに加え、微小な凹凸形状によって液体の表面張力が高くなり、ロータス効果による撥液性が発現されるため、各凹凸面１００間に水が入り込むのを抑制することができる（図７を参照）。しかも、凹凸面１００には撥水材が付着しているため、撥液性をより高めることができる。
したがって、本実施形態によれば、シール部材を省略しても、コネクタ１０の防水を図ることができる。

特に、本実施形態の場合、凹凸面１００が第２ハウジング６１の端面６５と嵌合凹部２４の奥面２６に設けられ、第１端子２２および第２端子６２の接続領域と近い部分における撥液性を高めることができるため、第１端子２２および第２端子６２の接続信頼性を確保することができる。

また、第１ハウジング２１の嵌合凹部２４の内上面２７にはロック受部２８が設けられ、ロック受部２８の内前面には第２ハウジング６１の端面６５を嵌合凹部２４の奥面２６に押し付ける方向に第２ハウジング６１を押圧する押圧部２９が設けられている。このため、嵌合凹部２４の奥面２６と第２ハウジング６１の端面６５との間のクリアランスを小さくすることができ、第１端子２２および第２端子６２の接続領域に液体が及ぶのをより良好に抑制することができる。

［本開示の他の実施形態］
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えるべきである。
上記実施形態の場合、コネクタにゴム栓やパッキンなどのシール部材が設けられていなかったが、他の実施形態としては、例えば、防水性のさらなる向上を図るため、コネクタにシール部材が設けられていても良い。
上記実施形態の場合、ハウジング本体の前面が第２ハウジングの端面になっていたが、他の実施形態としては、ハウジング本体の前面にフロントマスクやフロントリテーナなどのフロント部材が組み付けられ、フロント部材の前面が第２ハウジングの端面になっていても良い。フロント部材の前面には撥液性の微小な凹凸面が設けられていても良い。
上記実施形態の場合、押圧部が嵌合凹部のロック受部に設けられていたが、他の実施形態としては、押圧部が嵌合凹部の内面においてロック受部とは別の部分に設けられていても良い。押圧部はロック構造に関与しない部分に設けられていても良い。
上記実施形態の場合、第１端子および第２端子はそれぞれ第１電線および第２電線の端部に接続されていたが、他の実施形態としては、第１端子および第２端子の少なくとも一方は回路基板に接続されていても良い。

１０…コネクタ
２０…第１コネクタ
２１…第１ハウジング
２２…第１端子
２３…端子収容部
２４…嵌合凹部
２５…端子収容室
２６…奥面
２７…内上面
２８…ロック受部
２９…押圧部
３１…タブ部
６０…第２コネクタ
６１…第２ハウジング
６２…第２端子
６３…ハウジング本体
６４…キャビティ
６５…端面
６６…挿通口
６７…ロック部
６８…ロック突起
６９…傾斜面
７１…本体部
１００…凹凸面
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ…基準面
１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ…凸部
１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ…凹部

Claims (2)

1. 嵌合凹部を有する第１ハウジングと、
   前記嵌合凹部内に嵌合される第２ハウジングと、を備え、
   前記嵌合凹部の内面と前記第２ハウジングにおける前記内面に対向する外面には、撥液性の凹凸面が設けられ、
   前記第１ハウジングには第１端子が配置され、
   前記第２ハウジングには前記第１端子に接続される第２端子が配置され、
   前記第１端子は、前記嵌合凹部の奥面から前記嵌合凹部の内部に突出し、
   前記第２ハウジングは、前記嵌合凹部の奥面と対向する端面に、前記第１端子が貫通する挿通口を有し、
   前記凹凸面は、前記嵌合凹部の奥面と前記第２ハウジングの前記端面に設けられており、
   前記第１ハウジングは、前記嵌合凹部の周面に、前記第２ハウジングの前記端面を前記嵌合凹部の奥面に押し付ける方向に前記第２ハウジングを押圧する押圧部を有している、コネクタ。
2. 前記凹凸面には、撥水材が付着している、請求項１に記載のコネクタ。

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